【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于生物分子组装领域，具体涉及一种短肽水凝胶的制备方法及原位表征短肽组装动力学过程的红外光谱分析方法。
技术介绍
1、公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
2、自组装是指分子通过非共价相互作用(如氢键作用、疏水作用、π-π堆积作用)自发组装成具有特定形貌和功能的有序结构的过程。该过程受多种因素影响，如溶剂性质、ph、温度、小分子添加剂等。通过这些因素可以调节组装基元间的非共价相互作用，从而影响组装的动力学过程，获得具有不同形貌、手性结构、机械强度等性质的功能材料，更好地应用于生物医药、光电器件等领域。
3、基于短肽的超分子水凝胶在药物递送、细胞培养和生物检测领域具有广阔的应用前景。同时，短肽分子自组装过程可以作为模拟生物过程的外部模型。淀粉样蛋白(amyloid-β,aβ)沉积引起的神经毒性机制和动力学过程仍然是未解决的问题。苯丙氨酸二肽(diphenylalanine,ff)是aβ的核心识别基序，经过化学修饰后的n-芴基甲基氧羰基修饰的苯丙氨酸二肽(n-fluorenylmethyloxycarbonyl,fmocff)可以形成稳定的aβ原纤维。研究fmocff组装过程中聚集、成核和延长的驱动力，这对于理解aβ的结构基础和构建功能性生物材料至关重要。由于短肽组装过程的动态性和复杂性，很难监测亚稳态中间体以及成核前发生的事件，急需一种过程分析手段深入理解分子间相互作用机制。>
4、目前，常用的表征短肽分子组装的方法包括扫描电子显微镜、透射电子显微镜(transmission electron microscope,tem)、圆二色光谱(circular dichroism,cd)、红外光谱、核磁共振谱、分子动力学模拟等。其中，红外光谱具有快速、无损等优点，通过酰胺带和含氢基团的振动频率信息反映组装体结构的变化。中红外光谱(mid-infraredspectroscopy，mirs)主要用来分析酰胺带和二级结构变化，而近红外光谱(near-infraredspectroscopy，nirs)主要包括含氢基团的倍频和合频吸收。红外光谱已广泛用于研究蛋白质与水的分子间相互作用，然而基于红外光谱对短肽组装体形成的动力学过程进行原位表征的研究目前还没有报道。
技术实现思路
1、为了解决现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种短肽水凝胶的制备方法及原位表征短肽组装动力学过程的红外光谱分析方法。本专利技术以n端芳基改性的苯丙氨酸二肽分子、氘代有机溶剂以及氘代水(d2o)等为原料制备短肽水凝胶。利用红外光谱分析方法原位表征短肽组装动力学过程，探究改性的二肽分子自组装结构变化，以及小分子吡啶类衍生物对组装动力学过程的影响。本专利技术方法从分子水平揭示了氢键作用、π-π堆积作用等非共价相互作用在组装过程中发挥的驱动作用，同时区分出与分子之间成核聚集和排列的变化相吻合的三个凝胶化阶段，更深层次地解释短肽分子组装过程内在机理，并通过水光谱分析为组装过程分析提供了一种新的途径。本专利技术方法为筛选组装条件、实现精准调控提供参考，具有良好的实际应用价值。
2、为了实现上述目的，本专利技术的技术方案为：
3、本专利技术的第一方面，提供一种短肽水凝胶的制备方法，包括步骤：将n端芳基改性的苯丙氨酸二肽分子、吡啶类衍生物溶于氘代有机溶剂中，加入氘代水(d2o)混合得到混合液；然后经静置自组装得到短肽水凝胶；
4、或者，将n端芳基改性的苯丙氨酸二肽分子溶于氘代有机溶剂中，加入氘代水(d2o)混合得到混合液；然后经静置自组装得到短肽水凝胶。
5、根据本专利技术优选的，所述n端芳基改性的苯丙氨酸二肽分子为n-芴甲氧羰基苯丙氨酸二肽(fmocff)，结构如下所示：
6、
7、根据本专利技术优选的，所述吡啶类衍生物为1,2-二(4-吡啶)乙烯(bpe)或4,4′-偶氮吡啶(ape)。
8、根据本专利技术优选的，所述氘代有机溶剂为氘代二甲基亚砜(dmso-d6)或氘代甲醇，优选为氘代二甲基亚砜。
9、根据本专利技术优选的，所述氘代有机溶剂与氘代水的体积比为1:1-49，优选为1:49。
10、根据本专利技术优选的，所述n端芳基改性的苯丙氨酸二肽分子与吡啶类衍生物的摩尔比为1:0.25-3，优选为1:1。
11、根据本专利技术优选的，混合液中，n端芳基改性的苯丙氨酸二肽分子的浓度为0.5-5mmol/l，优选为2mmol/l。
12、根据本专利技术优选的，氘代水(d2o)在加入前还包括超声处理的步骤，以去除气泡。
13、根据本专利技术优选的，静置温度为30℃，静置时间为5-25min。
14、本专利技术的第二个方面，提供一种原位表征短肽组装动力学过程的红外光谱分析方法，包括步骤：
15、(1)将n端芳基改性的苯丙氨酸二肽分子、吡啶类衍生物溶于氘代有机溶剂中，加入氘代水(d2o)混合得到混合液，然后进行静置自组装制备短肽水凝胶；或者，将n端芳基改性的苯丙氨酸二肽分子溶于氘代有机溶剂中，加入氘代水(d2o)混合得到混合液，然后进行静置自组装制备短肽水凝胶；
16、在上述静置过程中，采集不同静置时间下反应液的外观、微观形貌、光密度、紫外-可见吸收光谱、圆二色光谱信号以及中红外光谱和近红外光谱数据；利用外观、微观形貌、光密度、紫外-可见吸收光谱、圆二色光谱信号的数据变化判断短肽分子组装形成凝胶过程的不同阶段；
17、(2)对步骤(1)得到的中红外光谱和近红外光谱数据进行预处理，消除基线漂移，消除体系混浊引起的散射影响，从而提高光谱质量；
18、(3)分析步骤(2)得到的中红外光谱中酰胺带的特征波段光谱变化，并利用二阶导数观察特征峰变化；
19、(4)利用步骤(2)得到的中红外光谱数据，采用主成分分析法(principalcomponent analysis,pca)对酰胺带的特征波段进行分析，选定累积贡献率达99％以上的主成分，根据主成分得分与静置时间的关系，结合载荷特征，判断二级结构变化的不同阶段；
20、(5)对步骤(4)得到的二级结构变化的不同阶段进行二维相关光谱(two-dimensional correlation spectroscopy,2dcos)和移动窗口二维相关光谱(movingwindow2dcos,mw-2dcos)分析，判断基团变化的先后顺序；根据同步谱和异步谱中峰的变化，判断分子间相互作用；
21、(6)利用步骤(2)得到的近红外光谱数据分析d2o的特征波段光谱变化，并利用连续小波变换(continuous wavelet transform,cwt)观察d2o的特征峰状态；
22、(7)利用步骤(2)得到的近红外光谱数据，采用pca对d2o光谱波段进行分析，选定累积贡献率达99％以上的主成分，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种短肽水凝胶的制备方法，包括步骤：将N端芳基改性的苯丙氨酸二肽分子、吡啶类衍生物溶于氘代有机溶剂中，加入氘代水(D2O)混合得到混合液；然后经静置自组装得到短肽水凝胶；
2.根据权利要求1所述短肽水凝胶的制备方法，其特征在于，所述N端芳基改性的苯丙氨酸二肽分子为N-芴甲氧羰基苯丙氨酸二肽(FmocFF)，结构如下所示：
3.根据权利要求1所述短肽水凝胶的制备方法，其特征在于，所述吡啶类衍生物为1,2-二(4-吡啶)乙烯(BPE)或4,4′-偶氮吡啶(APE)。
4.根据权利要求1所述短肽水凝胶的制备方法，其特征在于，所述氘代有机溶剂为氘代二甲基亚砜(DMSO-d6)或氘代甲醇，优选为氘代二甲基亚砜。
5.根据权利要求1所述短肽水凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下条件中的一项或多项：
6.一种原位表征短肽组装动力学过程的红外光谱分析方法，包括步骤：
7.根据权利要求6所述原位表征短肽组装动力学过程的红外光谱分析方法，其特征在于，步骤(1)中，采样时间间隔为0.5-5min，优选为1min。
9.根据权利要求6所述原位表征短肽组装动力学过程的红外光谱分析方法，其特征在于，步骤(3)中，酰胺带的特征波段光谱区域为1800-1300cm-1；优选的，酰胺带的特征波段光谱包括C＝O伸缩振动、C-N伸缩振动、N-H弯曲振动、β折叠；β折叠归属于1689cm-1、1654cm-1和1605cm-1，C＝O伸缩振动归属于1689cm-1和1654cm-1，C-N伸缩振动和N-H弯曲振动归属于1539cm-1；利用二阶导数提高光谱的分辨率，尺度为15。
10.根据权利要求6所述原位表征短肽组装动力学过程的红外光谱分析方法，其特征在于，步骤(6)中，D2O的特征波段光谱范围为5550-4650cm-1；优选的，D2O的特征波段光谱包括5060cm-1处的O-D基团的对称和反对称伸缩振动的合频吸收，5190cm-1处的一个(S1)氢键的水物种，5045cm-1处的两个(S2)氢键的水物种；
...【技术特征摘要】
1.一种短肽水凝胶的制备方法，包括步骤：将n端芳基改性的苯丙氨酸二肽分子、吡啶类衍生物溶于氘代有机溶剂中，加入氘代水(d2o)混合得到混合液；然后经静置自组装得到短肽水凝胶；
2.根据权利要求1所述短肽水凝胶的制备方法，其特征在于，所述n端芳基改性的苯丙氨酸二肽分子为n-芴甲氧羰基苯丙氨酸二肽(fmocff)，结构如下所示：
3.根据权利要求1所述短肽水凝胶的制备方法，其特征在于，所述吡啶类衍生物为1,2-二(4-吡啶)乙烯(bpe)或4,4′-偶氮吡啶(ape)。
4.根据权利要求1所述短肽水凝胶的制备方法，其特征在于，所述氘代有机溶剂为氘代二甲基亚砜(dmso-d6)或氘代甲醇，优选为氘代二甲基亚砜。
5.根据权利要求1所述短肽水凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下条件中的一项或多项：
6.一种原位表征短肽组装动力学过程的红外光谱分析方法，包括步骤：
7.根据权利要求6所述原位表征短肽组装动力学过程的红外光谱分析方法，其特征在于，步骤(1)中，采样时间间隔为0.5-5min，优选为1min。
【专利技术属性】
技术研发人员：臧恒昌，吴奥丽，李美琪，李连，陈贵鑫，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：
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